La fabbricazione di dispositivi ottici a film sottile avviene in una camera a vuoto e la crescita dello strato di film è un processo microscopico. Tuttavia, attualmente, i processi macroscopici che possono essere controllati direttamente sono alcuni fattori macroscopici che hanno una relazione indiretta con la qualità dello strato di film. Nonostante ciò, attraverso una lunga e costante ricerca sperimentale, si è individuata una relazione regolare tra la qualità del film e questi fattori macroscopici, che è diventata una specifica di processo per guidare la fabbricazione di dispositivi a film sottile e svolge un ruolo importante nella produzione di dispositivi ottici a film sottile di alta qualità.
1. L'effetto della placcatura sottovuoto
L'influenza del grado di vuoto sulle proprietà del film è dovuta alla perdita di energia e alla reazione chimica causate dalla collisione in fase gassosa tra il gas residuo e gli atomi e le molecole del film. Se il grado di vuoto è basso, aumenta la probabilità di fusione tra le molecole di vapore del materiale del film e le molecole di gas rimanenti, e l'energia cinetica delle molecole di vapore si riduce notevolmente, impedendo loro di raggiungere il substrato, o di penetrare lo strato di adsorbimento del gas sul substrato, oppure riuscendo a malapena a penetrarlo, ma con un'energia di adsorbimento con il substrato molto bassa. Di conseguenza, il film depositato dai dispositivi ottici a film sottile risulta poroso, con una bassa densità di accumulo, scarsa resistenza meccanica, composizione chimica non pura e indice di rifrazione e durezza dello strato di film insufficienti.
In generale, con l'aumento del vuoto, la struttura del film migliora, la composizione chimica diventa più pura, ma aumenta anche la tensione. Maggiore è la purezza del film metallico e del film semiconduttore, migliore è la qualità, che dipende dal grado di vuoto, il quale richiede un vuoto diretto più elevato. Le principali proprietà dei film influenzate dal grado di vuoto sono l'indice di rifrazione, la diffusione, la resistenza meccanica e l'insolubilità.
2. Influenza del tasso di deposizione
La velocità di deposizione è un parametro di processo che descrive la velocità di deposizione del film, espressa dallo spessore del film formatosi sulla superficie del rivestimento nell'unità di tempo, e l'unità di misura è nm·s⁻¹.
La velocità di deposizione ha un'influenza evidente sull'indice di rifrazione, la consistenza, la resistenza meccanica, l'adesione e la tensione del film. Se la velocità di deposizione è bassa, la maggior parte delle molecole di vapore ritorna dal substrato, la formazione dei nuclei cristallini è lenta e la condensazione può avvenire solo su grandi aggregati, rendendo così la struttura del film porosa. Con l'aumento della velocità di deposizione, si formerà un film fine e denso, la dispersione della luce diminuirà e la consistenza aumenterà. Pertanto, la scelta della velocità di deposizione del film è un aspetto importante nel processo di evaporazione e la selezione specifica deve essere determinata in base al materiale del film.
Esistono due metodi per migliorare il tasso di deposizione: (1) metodo di aumento della temperatura della sorgente di evaporazione (2) metodo di aumento dell'area della sorgente di evaporazione.
Data di pubblicazione: 29 marzo 2024